Распыленные вычисления как средство ускоренного внедрения Интернета вещей в «умных» городах

Блог Фрэнка Ван-Лингена (Frank Van Lingen, стратег по технологиям подразделения корпоративных инноваций Cisco)

Города обладают огромным потенциалом в том, что касается Интернета вещей (Internet of Things, IoT). Чтобы удовлетворять нужды сотен тысяч и миллионов жителей, власти города, раскинувшегося на огромной площади, должны управлять множеством процессов и решать насущные задачи, от сбора мусора до управления дорожным движением. Многое из этого можно усовершенствовать с помощью Интернета вещей.

В последние годы мы наблюдаем внедрение все большего числа технологических решений, помогающих городам оптимизировать свою жизнедеятельность и повышать качество жизни населения. Одно из самых известных и, наверное, самых заметных для жителей решений — «умная» парковка.

Как правило, стек IoT-решения для подобных процессов включает несколько уровней: 1) измерительные датчики, 2) вычислительная инфраструктура для каждого типа датчиков, обычно располагающаяся на границе сети и выполняющая простые действия по агрегации, преобразованию протоколов и технологий доступа, локальной обработке и анализу, 3) средства связи (проводные и беспроводные) для передачи данных в облако, 4) облако, обеспечивающее углубленный анализ, бизнес-процессы и долговременный доступ к данным.

Нет двух одинаковых городов, и у каждого города свои проблемы. По-разному осуществляется управление магистральными сетевыми инфраструктурами, и от города к городу может существенно отличаться отношение к вопросам конфиденциальности и безопасности. Естественную инфраструктуру для соединения датчиков с границей сети образуют мачты уличного освещения, которые одновременно обеспечивают электропитание и физическую безопасность. Однако у каждого города свой график модернизации физической инфраструктуры, свои сроки и свой бюджет, в результате чего на границе сети образуются разные IoT-инфраструктуры. Города организованы по-разному, а это значит, что и распределение бюджетов происходит по–разному, что может создавать проблемы, особенно, тогда, когда новые сервисы затрагивают разные департаменты.

Но у всех городов есть общие трудности с внедрением Интернета вещей. Обычно разные типы датчиков поставляются со своим собственным граничным оборудованием и управляющим программным обеспечением. Если город внедряет несколько сенсорных платформ, то это приводит к так называемому эффекту «размножения железа» и образованию раздельных систем управления сервисами (некоторые называют это вертикальным подходом к внедрению Интернета вещей). Мало того, что такой подход нежелателен с эстетической точки зрения, он еще и затрудняет (а вдобавок и удорожает) управление всей городской IoT-инфраструктурой.

С ростом количества датчиков растут риски информационной безопасности. Иногда, чтобы удешевить датчики и уменьшить энергопотребление, ограничивают их вычислительные возможности, и тогда они становятся легкой добычей для хакеров. И хотя сетевые системы информационной безопасности способны отфильтровать множество атак, растут риски заражения всей городской инфраструктуры, особенно, на прикладном уровне путем обфускации данных. Даже если сенсорные платформы и обеспечивают определенный уровень защиты, далеко не всегда информационная безопасность ставится в них во главу угла, поэтому внедрение нескольких платформ влечет за собой применение нескольких решений информационной безопасности.

Все это затрудняет масштабирование Интернета вещей в городах. Поэтому необходим концептуальный сдвиг в направлении гиперраспределенной структуры, состоящей из интеллектуальных узлов. Гетерогенные граничные программные и аппаратные платформы должны уступить место такой платформе, на которой можно будет развертывать виртуализованные сервисы всех провайдеров. Такая так называемая платформа распыленных вычислений характеризуется повышенной безопасностью и обладает общими библиотеками, функциями и оборудованием, которые могут использоваться сервис-провайдерами при развертывании виртуализованных граничных сервисов. Платформа распыленных вычислений обеспечивает также унифицированное управление жизненным циклом граничных сервисов, доступ к данным и сервисам на основе политик и многопользовательский режим, сокращая издержки управления такой инфраструктурой.

Платформа распыленных вычислений выгодна как городу, так и провайдерам граничных сервисов. Последние могут сосредоточиться на своей основной деятельности, т.е. агрегации и обработке данных и разработке бизнес-логики, пользуясь при этом реализованными на платформе стандартными функциями информационной безопасности и обработки, а также возможностью упростить обмен данными между различными сервисами (что порой именуют горизонтальным подходом к Интернету вещей).

Для города внедрение платформы распыленных вычислений означает упрощение внедрения и контроля новых граничных сервисов без необходимости добавлять для каждого нового сервиса новое оборудование, т.е. уменьшение капиталовложений и операционных затрат по управлению городской IoT-инфраструктурой.

Но города получают не только прямую экономию капиталовложений и операционных затрат наряду с укреплением информационной безопасности. Столь же важны сокращение цикла внедрения новых граничных сервисов и упрощение обмена данными между традиционно вертикальными сервисами. Используя новый подход, город может стать огромным распределенным испытательным полигоном для развития инновационных идей, основанных на синтезе и комплексной обработке данных, и для внедрения новых сервисов, повышающих общее качество жизни населения.